Лабораторна робота №1 Розрахунок напружено-деформованого стану чотирипролітної балки
Мета роботи: виконати розрахунок чотирипролітної балки.
Завдання для підготовки до виконання лабораторної роботи
Розрахувати чотирипролітну балку, визначити напруження, дослідити епюри згинального моменту і поперечних сил.
РЕКОМЕНДОВАНА ЛІТЕРАТУРА
1 Смирнов В.А. Александров А.В., Лащенков В.А., Шапошников Н.Н. Строительная механика стержневых систем.– М.: Стройиздат, 1981.
2 Зенкевич О.К., Ченг Ю.К. Метод конечного элемента в задачах строительной и непрерывной механики. – М.,1971.
3 Съярле Ф. Метод конечных элементов для эллиптических задач. –М., "МИР", 1980.
4 Стрелец-Стрелецкий Е.Б., Расчетные сочетания напряжений для конструкций типа балки-стенки и плиты. Строительная механика и расчет сооружений, № 3, 1986.
Умова задачі і вихідні дані:
1 Розрахувати і проаналізувати напружено-деформований стан чотирипролітної нерозрізної балки (рис.2.1).
Кожен стержень прольоту має відповідно довжину: перший – 4 м; другий – 7 м; третій і четвертий – 5 м.
Профіль стержнів має прямокутну форму з розмірами: h=40 см, b=20 см (усі елементи конструкції, крім другого) і h=30 см, b=45 см (другий елемент).
Механічні характеристики: модуль Юнга Е=3е6 тс/м3; щільність матеріалу Ro=2,75 тс/м3.
Навантаження на конструкцію:
перше завантаження − власна вага;
друге завантаження − зосереджена сила в першому прольоті 7,5 т від устаткування; трапецієвидне навантаження в другому прольоті від матеріалу, що складається;
третє завантаження − зосереджені сили в другому і третьому прольотах величиною 6,4 т від устаткування;
четверте завантаження − розподілене навантаження в третьому і четвертому прольотах від матеріалу, що складається.
2 Вивести епюри поперечних сил і згинальних моментів у кожному завантаженні.
Рисунок 2.1 – Чотирипролітна нерозрізна балка
Під час виконання лабораторної роботи студент повинен знати: мету виконання лабораторної роботи, порядок її виконання, загальні теоретичні положення будівельної механіки, можливості ПК ЛІРА, його інтерфейс, виконати аналіз одержаних результатів.
Після виконання лабораторної роботи студент повинен вміти: виконувати розрахунок напружено-деформованого стану чотирипролітної балки, будувати епюри та визначати напруження.
Порядок виконання лабораторної роботи наведено в таблиці 2.1.
Таблиця 2.1 – Послідовність дій під час розрахунку напружено-деформованого стану чотирипролітної балки
|
Етапи |
Команди |
Порядок виконання |
|
|
1 |
2 |
3 |
|
|
Створення файлу для нової задачі |
ФАЙЛ/НОВЫЙ
|
Задати ім’я файлу –БАЛКА, ознака схеми (кількість ступенів вольності) – 2 (три ступені вольності у вузлі – два переміщення і поворот в площині X0Z) |
|
|
Створення геометрії схеми |
СХЕМА/СОЗДАНИЕ/
РЕГУЛЯРНЫЕ ФРАГМЕНТЫ И СЕТИ (піктограма
|
Задати крок уздовж першої (горизонтальної) осі |
|
|
Значення L (мм) |
Кількість N |
||
|
4 7 5 |
1 1 2 |
||
|
Призначення закріплень у вузлах |
1 ВЫБОР/ОТМЕТКА УЗЛОВ
(піктограма
2 СХЕМА/СВЯЗИ |
Призначити зв’язки за переміщеннями X і Z вузлу 1. Призначити зв’язки за пере-міщенням Z вузлам 2, 3, 4, 5 |
|
|
Задання жорсткостей елементів |
ЖЕСТКОСТИ/
ЖЕСТКОСТИ
ЭЛЕМЕНТОВ (піктограма
Брус (бетон) |
Призначити жорсткості для всіх елементів схеми, крім елемента з номером 2: модуль пружності E = 3е6 тс/м2, геометричні розміри перерізу: В = 20 см, Н = 40 см, об’ємна вага Ro=2,75 тс/м3. |
|
)
)
)
Продовження табл. 2.1
|
1 |
2 |
3 |
|
|
ТЕКУЩИЕ ТИПЫ ЖЕСТКОСТИ Брус (бетон) |
Призначити жорсткість для елемента 2: модуль пружності E = 3е6 тс/м2, геометричні розміру перерізу: В = 30 см, Н = 45 см, об’ємна вага Ro=2,75 тс/м3. |
|
Призначення навантажень |
1 НАГРУЗКИ/ВЫБОР ЗАГРУЖЕНИЯ 2 НАГРУЗКИ/ ДОБАВИТЬ СОБСТВЕННЫЙ ВЕС 3 НАГРУЗКИ /НАГРУЗКА НА УЗЛЫ И ЭЛЕМЕНТЫ
|
Номери завантаження: 1-ше завантаження – власна вага, 2-ге завантаження – зосереджена сила в першому прольоті 7,5 т від устаткування; трапецієвидне навантаження в 2-му прольоті від складованого матеріалу: 1 Виділити перший елемент схеми і призначити для цього елемента зосереджену силу: – у діалоговому вікні за допомогою радіо-кнопки обрати систему координат "Местная"; – за допомогою радіо-кнопки задати напрям дії наван-таження вздовж місцевої осі Z; – задати
зосереджену силу, в діалоговому
вікні обрати піктограму
|
|
|
|
– у наступному діалоговому вікні задати величину сили Р=7,5 т і відстань від першого вузла елемента до точки прикладення сили А=2,3 м; – натиснути на кнопку "Подтвердить". |
;
Продовження табл. 2.1
|
1 |
2 |
3 |
|
|
|
2 Виділити другий елемент схеми і призначити трапецієвидне навантаження на цей елемент: – у діалоговому вікні за допомогою радіо-кнопки вказати систему координат "Местная"; – задати напрям дії навантаження вздовж місцевої осі Z; |
|
|
|
– у
діалоговому вікні обрати піктограму
– задати величину сили в початковій і кінцевій точках її прикладення Р1=1,8 т/м і Р2=4,4 т/м; відстань від першого вузла елемента А1=0,7 м і А2=5,3 м; – натиснути на кнопку "Подтвердить". |
|
|
|
3-тє завантаження – зосе-реджена сила на елементи 2 і 3: – виділити на схемі елементи 2, 3; – обрати номер завантаження (НАГРУЗКА/ВЫБОР ЗАГРУ-ЖЕНИЯ); – подати команду НАГРУЗКА/ НАГРУЗКА НА УЗЛЫ И ЭЛЕМЕНТЫ; – у діалоговому вікні за допомогою радіо-кнопки обрати систему координат "Местная"; – за допомогою радіо-кнопки задати напрям дії наван-таження вздовж місцевої осі Z; |
;
Продовження табл. 2.1
|
1 |
2 |
3 |
|
|
|
– задати
зосереджену силу, в діалоговому
вікні обрати піктограму
– у наступному діалоговому вікні задати величину сили Р=6,4 т і відстань від першого вузла елемента до точки її прикладення А = 3,2 м; – натиснути на кнопку "Подтвердить". |
|
|
|
4-те завантаження – розподілене навантаження в 3-му і 4-му прольотах: – виділити на схемі елементи 3 і 4; – у діалоговому вікні за допомогою радіо-кнопки обрати систему координат "Местная"; – за допомогою радіо-кнопки задати напрям дії навантаження вздовж місцевої осі Z;
– для
того, щоб задати рівномірно-розподілене
навантаження, в діалоговому вікні
потрібно обрати піктограму
– у наступному діалоговому вікні задати величину сили Р=5,6 т; – натиснути на кнопку "Подтвердить". |
|
Створення таблиці РСУ |
НАГРУЗКИ/РСУ/ГЕНЕРАЦИЯ ТАБЛИЦЫ РСУ |
Для 1-го завантаження (приймається за замовчу-ванням): – указати на пункт «постоянное» в наявному списку; |
;
;
Продовження табл. 2.1
|
1 |
2 |
3 |
|
|
|
– указати на кнопку "Подтвердить" (після чого введені дані відобразяться окремим рядком у зведеній інформаційній таблиці РСУ і номер завантаження автома-тично зміниться); |
|
|
|
для 2–го завантаження: – указати на пункт «постоянное» в наявному списку; – натиснути на кнопку "Подтвердить" (після чого введені дані відобразяться окремим рядком у зведеній інформаційній таблиці РСУ і номер завантаження автоматично зміниться); |
|
|
|
для 3–го завантаження: – вказати на пункт «кратко-временное» в наявному списку; – натиснути на кнопку "Подтвердить" (після чого введені дані відобразяться окремим рядком у зведеній інформаційній таблиці РСУ і номер завантаження автоматично зміниться); |
|
|
|
для 4–го завантаження: – указати на пункт «временное длительное» в наявному списку; – натиснути на кнопку "Подтвердить" (після чого введені дані відобразяться окремим рядком у зведеній інформаційній таблиці РСУ) |
Продовження табл. 2.1
|
1 |
2 |
3 |
|
Виконання розрахунку |
РЕЖИМ/ВЫПОЛНИТЬ
РАСЧЕТ (піктограма
|
Програма переходить у режим розрахунку, на екран виводиться індикатор стану розрахунку |
|
Режим візуалізації результатів розрахунку |
РЕЖИМ/РЕЗУЛЬТАТЫ
РАСЧЕТА (піктограма
|
Виведення на екран епюр, команда меню УСИЛИЯ/ЭПЮРЫ |
)
)
Порядок представлення та оформлення звіту
Після виконання лабораторної роботи студент повинен оформити та представити звіт про виконання лабораторної роботи.
Під час оформлення звіту про виконання лабораторної роботи необхідно:
-
на титульному аркуші вказати: назву університету, кафедри; назву та номер лабораторної роботи; прізвище, ініціали та номер групи студента; дату виконання; прізвище та ініціали викладача;
-
оформити звіт, використовуючи отримані результати, побудувати епюри сил і моментів;
-
сформулювати висновки відповідно до мети роботи, базуючись на отриманих результатах.
Питання для самоконтролю
1 Наведіть алгоритм розрахунку напружено-деформованого стану нерозрізної балки.
2 Які геометричні параметри необхідно задати для балки?
3 Які стандартні типи перерізів були використані під час розрахунку напружено-деформованого стану нерозрізної балки?
4 Опишіть типи закріплень у вузлах балки?
5 Які типи епюр одержано в процесі розрахунку балки?